(57)【要約】【課題】  偏光を使用した欠陥検出装置を提供する。【解決手段】  表面を検査する装置は、調整可能な偏光を有する照射ビームで表面を照射するように適応される照射光学系を備えている。この装置は、更に、配向を有する各分析器に各々関連され、表面上の照射エリアから分析器を経て受け取った光に応答して信号を発生するように適応される少なくとも１つの検出器を備え、少なくとも１つの検出器の１つは、照射エリアからの散乱光を受け取るように適応される。又、この装置は、照射エリアを照射するように照射光学系を向け、それにより少なくとも１つの検出器に発生される較正信号に応答して、調整可能な偏光、及び各検出器の各分析器の配向を設定するように適応されるコントローラも備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を検査する装置において、
調整可能な偏光を有する照射ビームで上記表面を照射するように適応される照射光学系と、
配向を有する各分析器に各々関連され、上記表面上の照射エリアから分析器を経て受け取った光に応答して信号を発生するように適応される少なくとも１つの検出器であって、該少なくとも１つの検出器の１つが上記照射エリアからの散乱光を受け取るように適応される少なくとも１つの検出器と、
上記照射エリアを照射するように上記照射光学系を向け、それにより上記少なくとも１つの検出器に発生される較正信号に応答して、上記調整可能な偏光、及び各検出器の各分析器の上記配向を設定するように適応されるコントローラと、
を備えた装置。
【請求項２】
上記少なくとも１つの検出器は、明フィールド検出器と、その前にあって、該明フィールド検出器により発生される信号のレベルを減少するように適応される明フィールド分析器配向を有する明フィールド分析器とを備えた、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記照射光学系は、直線偏光器と、半波プレートと、１／４波プレートとを備え、これらは、複数の偏光を発生するように上記コントローラの指令のもとで配向される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
上記調整可能な偏光は、直線偏光、円偏光及び楕円偏光の１つから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
上記少なくとも１つの検出器は、直角に近いフィールドからの散乱光を受け取るように適応されるグレーフィールド検出器を含み、上記直角に近いフィールドは、上記表面の法線に対して約２°より大きく且つ約４５°より小さい角度を抱く立体角を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
上記少なくとも１つの検出器は、遠フィールドからの散乱光を受け取るように適応される暗フィールド検出器を含み、上記遠フィールドは、上記表面とで約５°より大きく且つ約３７°より小さい角度を形成する立体角を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
上記コントローラは、各検出器により発生される信号の平均及び分散を計算すると共に、その平均及び分散に応答して各検出器に対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算するように適応される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記コントローラは、非偏光欠陥により発生された基準信号値を受け取り、該基準信号値に応答して上記ＳＮＲを計算するように適応される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
上記コントローラは、上記照射ビームに発生される複数の偏光に応答し且つ各分析器の各配向に応答して複数のＳＮＲ値を発生するように適応され、更に、上記コントローラは、上記複数のＳＮＲ値の和を決定するように適応される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
上記コントローラは、上記和の最大値を決定し、それに応答して、上記照射ビームに対する最適な照明偏光設定と、各々の分析器に対する各最適な検出器分析器設定とを決定するように適応される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
上記コントローラは、上記調整可能な偏光において上記表面を照射するように上記照射光学系を向けると共に、各検出器の各分析器の上記配向を設定することにより、上記表面上の欠陥を検出するように適応される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
上記照射ビームは上記表面に実質的に直角に入射する、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
表面を検査する方法において、
調整可能な偏光を有する照射ビームで上記表面を照射するステップと、
少なくとも１つの検出器において上記表面上の照射エリアからの光を受け取るステップであって、各検出器は、配向を有する各分析器に関連付けられて、上記照射エリアから上記分析器を経て受け取った光に応答して信号を発生し、上記少なくとも１つの検出器の１つが上記照射エリアからの散乱光を受け取るように適応されるステップと、
上記少なくとも１つの検出器受け取られた光から発生される較正信号に応答して、上記調整可能な偏光と、各検出器の各分析器の上記配向とを設定するステップと、
を備えた方法。
【請求項１４】
上記少なくとも１つの検出器は、明フィールド検出器と、その前にある明フィールド分析器とを備え、上記方法は、更に、上記明フィールド検出器により発生される信号のレベルを減少するように上記明フィールド分析器の上記配向を設定するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
表面を照射する上記ステップは、複数の偏光を発生するように直線偏光器、半波プレート及び１／４波プレートを配向することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
上記調整可能な偏光は、直線偏光、円偏光及び楕円偏光の１つから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
上記少なくとも１つの検出器は、直角に近いフィールドからの散乱光を受け取るように適応されるグレーフィールド検出器を含み、上記直角に近いフィールドは、上記表面の法線に対して約２°より大きく且つ約４５°より小さい角度を抱く立体角を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
上記少なくとも１つの検出器は、遠フィールドからの散乱光を受け取るように適応される暗フィールド検出器を含み、上記遠フィールドは、上記表面とで約５°より大きく且つ約３７°より小さい角度を形成する立体角を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
各検出器により発生される信号の平均及び分散を計算するステップと、その平均及び分散に応答して各検出器に対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算するステップとを更に備えた、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
非偏光欠陥により発生される基準信号値を与えるステップを更に備え、上記ＳＮＲの計算は、上記基準信号値に応答してＳＮＲを計算することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
上記照射ビームに発生される複数の偏光に応答し且つ各分析器の各配向に応答して複数のＳＮＲ値を発生するステップと、該複数のＳＮＲ値の和を決定するステップとを更に備えた、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
上記和の最大値を決定するステップと、それに応答して、上記照射ビームに対する最適な照明偏光設定と、各分析器に対する各最適な検出器分析器設定とを決定するステップとを更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記調整可能な偏光において上記表面を照射するように上記照射ビームを向けると共に、各検出器の各分析器の上記配向を設定することにより、上記表面上の欠陥を検出するステップを更に備えた、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
上記照射ビームは上記表面に実質的に直角に入射する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
表面の照射パラメータを決定する方法において、
上記表面を照射するように照射システムを構成するステップであって、該照射システムは、照明ソース及び少なくとも１つの検出器を備え、上記照明ソースは、それと上記表面との間に第１の調整可能な偏光器を有し、且つ上記少なくとも１つの検出器は、それと上記表面との間に各第２の調整可能な偏光器を有するものであるステップと、
上記偏光器の複数の異なる設定の各々で上記システムを作動させ、上記表面からの光に応答して上記少なくとも１つの検出器に信号を発生するステップと、
上記信号に応答して、上記複数の設定を表わす各スコアを計算するステップと、
上記各スコアに応答して、上記システムで上記表面を検査するのに使用するために上記設定の１つを選択するステップと、
を備えた方法
【請求項２６】
上記第１の調整可能な偏光器は、調整可能な半波プレート及び調整可能な１／４波プレートを備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
上記各第２の調整可能な偏光器は、入射光をフィルタするように働く分析器を備えた、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
各スコアを計算する上記ステップは、上記少なくとも１つの検出器における信号に対する複数の信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算する段階と、それらＳＮＲの和を決定する段階とを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
上記和の最大値を決定する段階を更に含み、上記設定の１つを選択する上記ステップは、上記最大値に応答して上記設定を選択することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
表面の照射パラメータを決定するための装置において、
照明ソースであって、これと上記表面との間に第１の調整可能な偏光器を有するような照明ソースと、
少なくとも１つの検出器であって、これと上記表面との間に第２の調整可能な偏光器を有するような少なくとも１つの検出器と、
コントローラと、
を備え、該コントローラは、
上記照明ソース及び上記少なくとも１つの検出器を上記偏光器の複数の異なる設定の各々で作動させ、上記表面からの光に応答して上記少なくとも１つの検出器に信号を発生させ、
上記信号に応答して、上記複数の設定を表わす各スコアを計算し、
上記各スコアに応答して上記表面の検査に使用するために上記設定の１つを選択する、
というように適応される装置。
【請求項３１】
上記第１の調整可能な偏光器は、調整可能な半波プレート及び調整可能な１／４波プレートを備えた、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
上記各第２の調整可能な偏光器は、入射光をフィルタするように働く分析器を備えた、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
上記コントローラは、上記少なくとも１つの検出器における信号に対する複数の信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算し、該ＳＮＲの和を決定するように適応される、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
上記コントローラは、上記和の最大値を決定し、該最大値に応答して上記設定の１つを選択するように適応される、請求項３３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般に、欠陥検査装置に係り、より詳細には、偏光を使用した欠陥検出装置に係る。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]半導体産業で製造されるウェハの表面の欠陥を検出することは、全製造プロセスの重要な部分である。効率的な検出には、「有害」な作用又は偽警報を含み得る見掛け上の欠陥と、実際の欠陥との間を区別する能力が含まれる。有害な作用とは、不規則な縁及び／又は断面を有する導体を含んでもよい。実際の欠陥とは、導体間の短絡や導体の切断を含む。この技術で知られている検出システムは、ウェハ表面からの鏡面反射放射を使用する「明フィールド」システムと、表面からの散乱放射を使用する「暗フィールド」システムとを包含する。この技術で知られた多くのシステムは、ウェハ表面を照射するビームの特定偏光又は偏光素子を検出システムに使用している。
【０００３】
[0003]参考としてここにその開示を取り上げるニコーナハド氏等の米国特許第５，８８３，７１０号、レスリー氏等の米国特許第６，０８１，３２５号、及びニコーナハド氏等の米国特許第６，２１５，５５１号は、入射ビームをウェハの表面に対して低い即ちすれすれの角度で向けるような表面検査システムを説明している。入射ビームは、ｓ、ｐ、左手又は右手の円偏光をもつように設定されてもよい。
【０００４】
[0004]参考として本願にその開示を組み入れるフェアレイ氏等の米国特許第６，２８８，７８０号は、明フィールド及び暗フィールド像のいずれか又は両方を使用できるウェハ検査システムを説明している。明フィールドは、非偏光アークランプにより発生される。このシステムは、すれすれの角度、光線レベル及び偏光を調整できる２本のレーザ照明ビームを含む暗フィールド照明モジュールを備えている。
【０００５】
[0005]参考として本願にその開示を組み入れるイソザキ氏等の米国特許出願第２００３−０１８４７４４号は、１本又は２本の固定レーザビームで領域を照明して、２つの異なる角度で領域を照明するような表面検査方法を説明している。検出システムは、信号／雑音比を最大にするように回転できる偏光プレートを備えている。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明の実施形態において、ウェハ上の領域が、入射ビーム、通常、既知の調整可能な偏光を有する直角入射ビームで照射される。配向を調整できる各分析器に関連した１つ以上の検出器が、照射された領域からの光を測定するように構成され、これら検出器の少なくとも１つは、照射された領域からの散乱光を測定する。通常、検出器の１つは、領域からの鏡面光を測定する。コントローラは、入射ビームの偏光及び分析器の配向を設定する。
【０００７】
[0007]領域は、通常、基準領域として使用される照射エリアを備え、これは、ウェハの他の領域に対してビーム偏光及び分析器配向のための最適な設定を与える。この最適な設定は、１つ以上の検出器により発生される信号（この場合は、較正信号）の信号対雑音比（ＳＮＲ）を最大にするように選択される。この最適な設定は、次いで、ウェハの他の領域及び／又は欠陥についてテストされる他のウェハを照射するのに使用される。入射ビームと最適な偏光、及び検出器と最適な分析器配向との組合せは、低い偽警報率（false-alarm rate）で、欠陥に対して高い検出効率を導く。
【０００８】
[0008]それ故、本発明の実施形態によれば、表面を検査する装置であって、
[0009]調整可能な偏光を有する照射ビームで表面を照射するように適応される照射光学系と、
[0010]配向を有する各分析器に各々関連され、表面上の照射エリアから分析器を経て受け取った光に応答して信号を発生するように適応される少なくとも１つの検出器であって、その１つが照射エリアからの散乱光を受け取るように適応される少なくとも１つの検出器と、
[0011]照射エリアを照射するように照射光学系を向けるよう適応されると共に、それにより少なくとも１つの検出器に発生される較正信号に応答して、調整可能な偏光、及び各検出器の各分析器の配向を設定するように適応されるコントローラと、
を備えた装置が提供される。
【０００９】
[0012]通常、少なくとも１つの検出器は、明フィールド検出器と、その前にあって、明フィールド検出器により発生される信号のレベルを減少するように適応される明フィールド分析器配向を有する明フィールド分析器とを備えている。
【００１０】
[0013]一実施形態において、照射光学系は、直線偏光器と、半波プレートと、１／４波プレートとを備え、これらは、複数の偏光を発生するようにコントローラの指令のもとで配向され、又、調整可能な偏光は、直線偏光、円偏光及び楕円偏光の１つから選択される。
【００１１】
[0014]一実施形態において、少なくとも１つの検出器は、直角に近いフィールドからの散乱光を受け取るように適応されるグレーフィールド検出器を備え、直角に近いフィールドは、表面の法線に対して約２°より大きく且つ約４５°より小さい角度を抱く立体角を含む。それとは別に又はそれに加えて、少なくとも１つの検出器は、遠フィールドからの散乱光を受け取るように適応される暗フィールド検出器を備え、遠フィールドは、表面とで約５°より大きく且つ約３７°より小さい角度を形成する立体角を含む。
【００１２】
[0015]通常、コントローラは、各検出器により発生される信号の平均及び分散を計算すると共に、その平均及び分散に応答して各検出器に対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算するように適応される。ここに開示する実施形態では、コントローラは、非偏光欠陥により発生された基準信号値を受け取り、その基準信号値に応答してＳＮＲを計算するように適応される。又、コントローラは、照射ビームに発生される複数の偏光に応答し且つ各分析器の各配向に応答して複数のＳＮＲ値を発生するように適応されると共に、通常、複数のＳＮＲ値の和を決定するように更に適応されてもよい。更に、コントローラは、該和の最大値を決定し、それに応答して、通常、照射ビームに対する最適な照明偏光設定と、各分析器に対する各最適な検出器分析器設定とを決定するように適応されてもよい。
【００１３】
[0016]ここに開示する実施形態では、コントローラは、調整可能な偏光において表面を照射するように照射光学系を向けると共に、各検出器の各分析器の配向を設定することにより、表面上の欠陥を検出するように適応される。
【００１４】
[0017]ある実施形態において、照射ビームは表面に実質的に直角に入射する。
【００１５】
[0018]更に、本発明の実施形態によれば、表面を検査する方法であって、
[0019]調整可能な偏光を有する照射ビームで表面を照射するステップと、
[0020]少なくとも１つの検出器において表面上の照射エリアからの光を受け取るステップであって、各検出器は、配向を有する各分析器に関連付けられて、照射エリアから分析器を経て受け取った光に応答して信号を発生し、少なくとも１つの検出器の１つが照射エリアからの散乱光を受け取るように適応されるステップと、
[0021]表面の照射エリアを照射し、それにより少なくとも１つの検出器に発生される較正信号に応答して、調整可能な偏光と、各検出器の各分析器の配向とを設定するステップと、
を備えた方法が提供される。
【００１６】
[0022]通常、少なくとも１つの検出器は、明フィールド検出器と、その前にある明フィールド分析器とを備え、上記方法は、更に、明フィールド検出器により発生される信号のレベルを減少するように明フィールド分析器の配向を設定することを含む。
【００１７】
[0023]一実施形態において、表面を照射する上記ステップは、複数の偏光を発生するように直線偏光器、半波プレート及び１／４波プレートを配向することを含み、調整可能な偏光は、直線偏光、円偏光及び楕円偏光の１つから選択することができる。
【００１８】
[0024]一実施形態において、少なくとも１つの検出器は、直角に近いフィールドからの散乱光を受け取るように適応されるグレーフィールド検出器を備え、直角に近いフィールドは、表面の法線に対して約２°より大きく且つ約４５°より小さい角度を抱く立体角を含む。それとは別に又はそれに加えて、少なくとも１つの検出器は、遠フィールドからの散乱光を受け取るように適応される暗フィールド検出器を備え、遠フィールドは、表面とで約５°より大きく且つ約３７°より小さい角度を形成する立体角を含む。
【００１９】
[0025]ここに開示する実施形態は、各検出器により発生される信号の平均及び分散を計算すると共に、その平均及び分散に応答して各検出器に対する信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算することを含み、更に、非偏光欠陥により発生された基準信号値を与えることを含んでもよく、ＳＮＲの計算は、その基準信号値に応答してＳＮＲを計算することを含む。任意であるが、ここに開示する実施形態は、照射ビームに発生される複数の偏光に応答し且つ各分析器の各配向に応答して複数のＳＮＲ値を発生すると共に、複数のＳＮＲ値の和を決定することを含む。ここに開示する実施形態は、更に、和の最大値を決定し、それに応答して、照射ビームに対する最適な照明偏光設定と、各分析器に対する各最適な検出器分析器設定とを決定することを含んでもよい。
【００２０】
[0026]ある実施形態において、上記方法は、調整可能な偏光において表面を照射するように照射光学系を向けると共に、各検出器の各分析器の配向を設定することにより、表面上の欠陥を検出するステップを備えている。
【００２１】
[0027]別の実施形態において、照射ビームは表面に実質的に直角に入射する。
【００２２】
[0028]更に、本発明の実施形態によれば、表面の照射パラメータを決定するための方法において、
[0029]表面を照射するように照射システムを構成するステップであって、この照射システムは、照明ソース及び少なくとも１つの検出器を含むもので、照明ソースは、それと表面との間に第１の調整可能な偏光器を有し、且つ少なくとも１つの検出器は、それと表面との間に各第２の調整可能な偏光器を有するようなステップと、
[0030]上記偏光器の複数の異なる設定の各々で上記システムを作動させ、表面からの光に応答して少なくとも１つの検出器に信号を発生するステップと、
[0031]上記信号に応答して、複数の設定を表わす各スコアを計算するステップと、
[0032]各スコアに応答して、上記システムで表面を検査するのに使用する設定の１つを選択するステップと、
を備えた方法が提供される。
【００２３】
[0033]一実施形態において、第１の調整可能な偏光器は、調整可能な半波プレートと、調整可能な１／４波プレートとを備えている。通常、各第２の調整可能な偏光器は、入射光をフィルタするように働く分析器を備えている。
【００２４】
[0034]一実施形態において、各スコアを計算する上記ステップは、少なくとも１つの検出器における信号に対する複数の信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算する段階と、それらＳＮＲの和を決定する段階とを含む。又、この実施形態は、上記和の最大値を決定する段階も含み、設定の１つを選択する上記ステップは、この最大値に応答して設定を選択することを含む。
【００２５】
[0035]更に、本発明の実施形態によれば、表面の照射パラメータを決定するための装置において、
[0036]照明ソースであって、これと表面との間に第１の調整可能な偏光器を有するような照明ソースと、
[0037]少なくとも１つの検出器であって、これと表面との間に第２の調整可能な偏光器を有するような少なくとも１つの検出器と、
[0038]コントローラと、
を備え、このコントローラは、
[0039]照明ソース及び少なくとも１つの検出器を上記偏光器の複数の異なる設定の各々で作動させ、表面からの光に応答して少なくとも１つの検出器に信号を発生させ、
[0040]上記信号に応答して、上記複数の設定を表わす各スコアを計算し、
[0041]上記各スコアに応答して表面の検査に使用するために上記設定の１つを選択する、
というように適応される装置が提供される。
【００２６】
[0042]通常、第１の調整可能な偏光器は、調整可能な半波プレートと、調整可能な１／４波プレートとを備え、各第２の調整可能な偏光器は、入射光をフィルタするように働く分析器を備えている。
【００２７】
[0043]一実施形態において、上記コントローラは、少なくとも１つの検出器における信号に対する複数の信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算し、それらＳＮＲの和を決定するように適応される。この実施形態において、更に、上記コントローラは、上記和の最大値を決定し、その最大値に応答して設定の１つを選択するように適応されてもよい。
【００２８】
[0044]本発明は、添付図面を参照した好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより完全に理解されよう。
【実施形態の詳細な説明】
【００２９】
[0048]本発明の実施形態による光学的検査装置１０を概略的に示す図１について以下に説明する。この装置１０は、通常レーザソースである照明ソース１２を備え、これは、以下に詳細に述べるように、通常、自動焦点システムを使用して、ウェハ２６の表面２５上のスポット１３に収束される光ビームを発生するように適応される。従って、装置１０は、表面２５を照射するための照射システムとして働く。一実施形態では、ソース１２は、５３２ｎｍの連続放射を発生するソリッドステートダイオードレーザを備えている。特に指示のない限り、表面２５は、ｘ軸が紙面内にあって、ｙ軸が紙面から出て来るとすれば、ｘ−ｙ平面内に存在すると仮定する。従って、ソース１２からスポット１３への光は、一般に、ｚ軸に平行であり、即ち通常、表面２５に直角に入射する。装置１０は、ウェハの表面にスポット１３を横断させることにより表面２５を検査するのに使用される。表面２５にわたってスポット１３を走査する方法は、既知である。通常、この方法は、スポット、ウェハ、又はその両方を制御された仕方で移動するように結合できる音響−光学変調器のような装置を組み込む。走査装置は、コントローラ６０により制御され、該コントローラは、装置１０の動作も制御する。明瞭化のために、表面２５にわたってスポット１３を走査し、又、表面上にスポットを自動的に収束する装置は、図１から省かれている。
【００３０】
[0049]本発明の譲受人に譲渡され、本発明が実施された後に公告されたサム氏の米国特許出願第２００４／０１２５３７号は、走査の方法と、走査中にウェハの欠陥を検出する方法とを説明している。
【００３１】
[0050]スポット１３を形成するために、ソース１２からの光は、直線偏光器１４に通されるが、この偏光器は、通常、それが発生する透過直線偏光に対して消光比が２００：１より良好で且つ透過度が９８％より良好である。偏光器１４は、ガラスのブルースター角に設定されたガラスプレートで実施されるのが効果的である。偏光器１４は、ｘ−ｙ平面内の方向に直線偏光を出力し、偏光方向は、以下、特に指示のない限り、ｘ軸に平行であると仮定する。
【００３２】
[0051]偏光器１４からの直線偏光は、非偏光ビームスプリッタ１８に通され、このビームスプリッタは、通常、入射光の約２０％をビームダンプ１６へ反射すると共に、入射光の約８０％を直線偏光として１／４波プレート２０へ透過する。本発明者は、ビームスプリッタ１８の８０／２０の透過／反射比は、自動焦点システムの反射光の要件と、ウェハにおける最大電力に対する好みとの間に満足な妥協を与えることが分かった。しかしながら、他の適当な送信／反射比を使用してもよいことが明らかである。プレート２０は、装置１０の動作に干渉する漂遊反射を防止するために、プレートの平面に直角なその機械的な対称軸が、通常、ｚ軸に対して約５°に傾斜されるように配向される。このプレートは、コントローラ６０により制御されるモーター３８に結合され、モーターは、プレートをその軸の周りで制御された仕方で配向させることができる。
【００３３】
[0052]プレート２０の光学軸１５は、プレートの平面内に存在する。到来光の偏光方向、即ちｘ軸とで光学軸１５が作る角度に基づき、この角度が非ゼロであると仮定すれば、モーター３８は、プレートから出る光を左又は右の円又は楕円偏光であるように設定することができる。偏光方向とで光学軸１５が作る角度がゼロである場合には、プレート２０を出る光がｘ軸に沿った直線偏光となる。
【００３４】
[0053]プレート２０から出る光は、半波プレート２２へと透過され、この半波プレートは、漂遊反射の影響を中性化するために、このプレートの平面に直角なその機械的軸が、通常、ｚ軸に対して約５°に傾斜されるように配向される。プレート２２は、コントローラ６０により制御されるモーター４０に結合され、このモーターは、プレートをその軸の周りで配向することができる。プレート２２の光学軸２３は、プレートの平面内に存在する。半波プレート２２は、入射光の偏光の形式に基づき、且つ入射光の偏光の方向と光学軸２３とで作られる角度に基づき、プレートに入射する光に作用する。入射光が直線偏光である場合には、プレート２２は、プレートの光学軸と入射光の偏光の方向との間の角度をθとすれば、偏光の方向を２θ回転する。入射光が楕円偏光である場合には、プレート２２は、楕円の軸を２θ回転する。
【００３５】
[0054]プレート２０及び２２の組み合せを出る放射の有効偏光角度（θ）及び楕円性ｅは、次の式（１）で表わされる。
【００３６】
【数１】
2006047308.tif 000003
【００３７】
[0057]回転可能な１／４波プレート２０と、回転可能な半波プレート２２との組み合せは、入射光が直線偏光であれば、半波プレートから透過される光の偏光形式に対して完全な制御を与えることが明らかである。この組み合せは、以下、偏光制御メカニズム２７とも称される。又、このメカニズム２７は、ソース１２と表面２５との間の調整可能な偏光器として働くことも明らかである。更に、メカニズム２７の説明は、半波プレート及び１／４波プレートの回転を参照するが、電気−光学材料又は他の電気的に活性な遅延材をプレート２０及び２２に代わって使用して、メカニズム２７で与えられる同じ連続的可変偏光を形成できることが明らかであろう。当業者であれば、メカニズム２７、及び連続的可変偏光を発生するのに使用される他のシステムは、照射ソースにより発生される高い放射電力密度に耐える能力のような幾つかのシステム制約を満足させねばならないことが明らかであろう。
【００３８】
[0058]プレート２２からの光は、対物レンズ２４によりスポット１３へと収束され、表面２５の領域３５を照射する。光照射領域３５は、偏光制御メカニズム２７により出力されるものと実質的に同じ偏光を有する。
【００３９】
[0059]装置１０は、領域３５から放射する光を３つのフィールドに分割する。第１の明フィールド２９は、領域３５から実質的に鏡面反射される光を受け取る。実質的に鏡面反射された光は、対物レンズ２４によりコリメートされ、ミラー４６のホール４７を通過する。ミラー４６の機能は、以下に述べる。この光は、次いで、プレート２２及びプレート２０を横断して、ビームスプリッタ１８に当たる。ビームスプリッタ１８は、これに入射する光の約２０％を、収束光学系３４を経て、明フィールド分析器３０へ反射し、その配向は、コントローラ６０を経てモーター３２により制御される。分析器３０、及びここに取り上げる他の分析器は、この技術で知られたように、入射光をフィルタ及び直線偏光するための調整可能な偏光器として働く。この光は、明フィールド検出器３６に収束され、該検出器３６からの出力は、以下に詳細に述べるように、明フィールドチャンネル信号としてコントローラ６０へ分析のために転送される。
【００４０】
[0060]分析器３０に到着する領域３５からの鏡面反射光は、第１の近似として、１／４波プレート２０の配向に基づく方向に直線偏光されることを理解されたい。従って、分析器３０は、領域３５からの実質的に全ての鏡面反射光をフィルタ除去する配向とすることができる。
【００４１】
[0061]ここでグレーフィールドとも称される第２の直角に近いフィールド３１は、約２°より大きく且つ約４５°より小さい角度で領域３５から散乱された光を受け取り、この角度は、表面２５の法線に対して測定され、フィールド３１が抱く立体角を定義する。グレーフィールド３１の光は、対物レンズ２４によりコリメートされ、次いで、ミラー４６から反射される。
【００４２】
[0062]ミラー４６から反射された光は、第１のグレーフィールド分析器４３を経てほぼ５０／５０の非偏光ビームスプリッタ５３へ通される。分析器４３は、モーター６５により駆動される。ビームスプリッタ５３からの透過光は、４つの実質的に同様のグレーフィールド検出器４８（明瞭化のために、図１には２つしか示されていない）に向けられ、各検出器４８は、フィールド３１のほぼ１／４からの光を受け取る。ビームスプリッタ５３からの反射光は、第２のグレーフィールド分析器５７を経て第２のグレーフィールド検出器５９へ向けられる。分析器５７は、モーター６３により駆動される。明瞭化のために、ミラー４６と検出器４８及び５９との間のコリメート及び収束光学系は、図１には示されていない。
【００４３】
[0063]通常、装置１０の動作中に、分析器５７又は分析器４３のいずれかが上述したように配置される。装置１０の第１の構成では、分析器４３が配置され（従って、分析器５７は配置されない）、５つのグレーフィールド検出器は、全て、同じ形式の偏光を受け取る。装置１０の第２の構成では、分析器５７が配置され（従って、分析器４３は配置されない）、検出器５９だけが偏光を受け取る。検出器４８の出力信号は、ここでは、ＧＦ１、ＧＦ２、ＧＦ３及びＧＦ４と称され、検出器５９の出力信号は、ここでは、ＧＦ＿ＵＮＩＯＮと称される。
【００４４】
[0064]ここに開示する実施形態では、コントローラ６０は、ＧＦ１、ＧＦ２、ＧＦ３、ＧＦ４、及びＧＦ＿ＵＮＩＯＮを５つのグレーフィールドチャンネルとして受け取る。
【００４５】
[0065]ここでは暗フィールドとも称される第３の遠フィールド３３は、表面２５に対して約５°から約３７°の角度で領域３５から散乱された暗フィールド光とここで称される光を受け取り、この角度は、フィールド３３が抱く立体角を定義する。暗フィールド光は、収束光学系５６及び１つ以上の暗フィールド分析器５４を透過し、各分析器は、コントローラ６０の制御のもとで各モーター５２により配向が設定される。暗フィールド光は、各暗フィールド検出器５８に収束される。各検出器５８からの出力は、コントローラ６０へ転送される。各モーター５２、偏光器５４、暗フィールド光学系５６及び検出器５８は、ここでは、集合的に、暗フィールド検出システム６１と称される。明瞭化のために、図１は、２つの暗フィールド検出システム６１しか示していない。通常、装置１０は、２つ以上のシステム６１を備えている。
【００４６】
[0066]上述したここに開示する実施形態では、４つの暗フィールド検出システム６１があり、各システムは、通常、４つのグレーフィールドチャンネルに対応する方位方向において領域３５に対して対称的に配置される。従って、各システム６１は、暗フィールドの一部分から散乱光を受け取る。検出器５８の出力信号は、ＤＦ１、ＤＦ２、ＤＦ３及びＤＦ４と称され、４つの暗フィールドチャンネルとしてコントローラ６０へ送信される。
【００４７】
[0067]コントローラ６０は、装置１０の中央処理ユニットとして働いて、表面２５にわたりスポット１３を走査するときにモーター３２、３８、４０、６３、６５及び５２を設定するための信号を発生し、モーターの設定については以下に詳細に説明する。コントローラは、通常、検出器３６、４８、５９及び５８により発生されたアナログ信号及び／又は上述した検出器からの和をデジタル値に変換する１つ以上のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを備え、デジタル値は、次いで、コントローラに結合されたメモリ６２に記憶される。
【００４８】
[0068]上述したように、装置１０は、表面２５を走査して表面上の欠陥を探索するのに使用できる。欠陥は、通常、表面２５上の異物粒子、表面上の汚染、表面上の導体間の短絡、及び導体の切断を含むが、これらに限定されない。欠陥は、通常、欠陥が存在しない同じ領域から放射する光の偏光特性に比して、欠陥の領域から放射する光の偏光特性に差を生じさせる。上記「非欠陥領域」からの光の偏光特性は、通常、照射光の偏光特性及び領域自体の関数である。例えば、領域が、比較的至近離間された平行な導体で作られたパターン化された領域で構成される場合には、平行な導体が領域からの光の偏光特性に影響を及ぼす。領域からの光の偏光特性に影響を及ぼす他のファクタは、当業者に明らかであろう。
【００４９】
[0069]図２は、本発明の一実施形態に基づき、表面２５の領域が照射されるときに使用すべき偏光設定を決定する際に実行されるステップを示すプロセス１００のフローチャートである。表面２５は、通常、非常に多数の実質的に同じダイで構成される。プロセス１００において、通常、１つ以上のダイで構成される表面のある領域は、以下、基準領域とも称される照射エリアであり、これは、表面２５の残り部分及び／又はウェハ２６と同様の他のウェハの表面を走査するための装置１０の最適な設定を決定するのに使用される。この設定は、プレート２０、プレート２２、分析器３０、分析器４３及び５７、並びに分析器５４の配向を含む。
【００５０】
[0070]以下の説明において、プロセス１００は、４つの暗フィールド検出システム６１を有していて５つのグレーフィールド信号を発生する上述した実施形態を参照して説明する。グレーフィールド分析器は、上述した第１の構成に基づいて設定されると仮定する。当業者であれば、プロセス１００の説明を、本発明の他の実施形態及び構成に、個々の違いを考慮して、適応することができよう。
【００５１】
[0071]第１ステップ１０２において、オペレータは、プレート２０、プレート２２、分析器３０、分析器４３、及び分析器５４に対する設定の異なる組み合わせを入力し、これら組み合わせは、メモリ６２に記憶される。プレート２０及び２２の設定は、通常、ｘ軸に沿って円偏光、直線偏光される入射ビーム及びｙ軸に沿って直線偏光される光を発生する設定であって、ここで、照明偏光設定とも称される設定を含む。分析器３０の少なくとも幾つかの設定は、最初に、検出器３６に入力される光を最小にして、検出器からの信号のレベルを減少するように実施される。従って、通常、分析器３０の設定は、入射する円又は直線偏光ビームからの反射光を最小にする設定を含む。
【００５２】
[0072]分析器４３に対するグレーフィールド分析器設定は、通常、上述した入射ビームから検出される放射を最小にする設定値を含む。従って、グレーフィールド分析器設定は、通常、入射ビームの直線偏光に直交する設定を含む。分析器４３の典型的な設定は、次の角度（虚数ｘ軸の偏光入射ビームからの反射ビームに対して測定した）を含む：０、３０、６０、９０、−３０及び−６０。
【００５３】
[0073]分析器５４に対する暗フィールド分析器設定は、通常、次の角度を含む：０、３０、４５、６０、９０、−３０及び−６０。以下に述べるように、プロセス１００は、とりわけ、暗フィールド分析器設定の最適値を決定する。
【００５４】
[0074]ステップ１０２において、オペレータは、以下に詳細に述べる基準非偏光欠陥信号値（ＳＩＧ（ＤＯＩ）も入力する。
【００５５】
[0075]第２のステップ１０４において、装置１０は、通常、ラスタ走査を使用して基準領域を走査するが、実質的に全ての基準領域を走査する他の形式の走査を使用してもよい。走査は、コントローラ６０により選択される設定の特定の組み合わせで実行される。走査の場合に、コントローラ６０は、プレート２０、プレート２２、分析器３０、分析器４３、及び分析器５４の配向を、それらの各モーターの設定により、設定する。
【００５６】
[0076]第３のステップ１０６において、基準領域の各特定の照射エリアに対して、コントローラ６０は、明フィールド検出器３６、４つのグレーフィールド検出器４８、全グレーフィールド検出器５９、及び４つの暗フィールド検出器５８により測定されるチャンネル信号の値を決定する。コントローラは、１つの鏡面反射チャンネル及び９つの散乱光チャンネルを含む１０個の受光チャンネル値をメモリ６２に記憶する。
【００５７】
[0077]判断ステップ１０８において、コントローラ６０は、ステップ１０２で記憶された設定の全ての組み合わせが走査に使用されたかどうか調べるためのチェックを行う。もしそうでなければ、ステップ１１０において、コントローラ６０は、未使用の組み合わせを適用し、プロセス１００は、ステップ１０４に復帰する。判断ステップ１０８において、全ての組み合わせが使用された場合には、プロセス１００が続く。
【００５８】
[0078]第１の分析ステップ１１２において、各検出器、及び実行される異なる走査の各々に対して、コントローラ６０は、ステップ１０６で決定された値の平均（μ）及び分散（σ）を計算する。従って、コントローラ６０は、（μ、σ）／検出器／設定の組み合わせのセットを計算する。コントローラは、暗フィールド検出器チャンネルＤＦ１、ＤＦ２、ＤＦ３及びＤＦ４の間と、グレーフィールド検出器チャンネルＧＦ１、ＧＦ２、ＧＦ３及びＧＦ４の間の対称性事象を使用して計算されるセットの数を減少することができる。
【００５９】
[0079]第２の分析ステップ１１４において、（μ、σ）の値の各セット（１つの検出器チャンネル及び設定の１つの組み合わせに対応する）に対して、コントローラ６０は、信号対雑音比（ＳＮＲ）を式（２）に基づいて決定する。
【００６０】
【数２】
2006047308.tif 000004
【００６１】
[0081]ここで、ＳＩＧ（ＤＯＩ）は、当該欠陥（ＤＯＩ）からの平均化信号である。
【００６２】
[0082]ＳＩＧ（ＤＯＩ）の値は、通常、表面２５上の非偏光欠陥を使用してプロセス１００を実行する前に決定され、非偏光欠陥は、通常、ポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）球から実施される。ＳＩＧ（ＤＯＩ）の値は、各検出器に対して及びコントローラ６０により使用される設定の各組み合わせに対して決定される。
【００６３】
[0083]第３の分析ステップ１１５において、コントローラ６０は、使用する各照明偏光設定に対し、全ての検出器にわたるＳＮＲで構成される和を決定する。和の値（ＳＣＯＲＥ）は、次の式（３）を使用して決定される。
【００６４】
【数３】
2006047308.tif 000005
【００６５】
[0085]但し、［ＳＮＲ］は、ＳＮＲの正規化関数であり、ωｄｅｔは、各検出器の重み付けファクタであり、αは、１より大きなＳＮＲの値を増幅するように働く指数である。通常、ωｄｅｔは、０から１の範囲であり、αは、１から約１０の範囲である。
【００６６】
[0086]最終ステップ１１６において、コントローラ６０は、ＳＣＯＲＥの最大値、及びその最大値を生じる照明偏光設定、ここでは最適な照明偏光設定と称する、を決定する。コントローラは、次いで、この最適な照明偏光設定に対して検出器分析器設定、ここでは最適な検出器設定と称する、を決定する。これら最適な設定は、メモリ６２に記憶される。ステップ１１６を完了した後に、プロセス１００は終了となる。
【００６７】
[0087]プロセス１００は、コントローラ６０が、全ての検出器、及び／又は検出器のサブセットに対して最適な検出器設定を決定できるようにすることが明らかであろう。通常、最適な検出器設定は、全てのグレーフィールド分析器、又は全ての暗フィールド分析器、或いはグレーフィールド及び暗フィールドの両分析器に対して決定される。
【００６８】
[0088]コントローラ６０は、ウェハの他のエリアを検査し、及び／又は表面２５と同様の表面層を有する他のウェハを検査する際に、最適な照明偏光設定及び最適な検出器設定を使用する。このような検査の実施例を、図３を参照して以下に説明する。
【００６９】
[0089]図３は、本発明の一実施形態により欠陥に対してウェハを走査する際に実行されるステップを示すプロセス２００のフローチャートである。プロセス２００は、プロセス１００が基準領域に対する各最適な設定を決定した後に、実行される。プロセス２００は、通常、ウェハの全ての他の領域に対して繰り返され、又、他の同様のウェハに適用されてもよい。以下、走査されるウェハは、「テスト」ウェハと称される。以下の説明において、プロセス２００は、ここに開示する前記実施形態を参照して説明する。
【００７０】
[0090]第１ステップ２０４において、コントローラ６０は、プロセス１００のステップ１１６で決定された照射ビームに対する最適な照明偏光設定及び分析器に対する最適な検出器設定を設定するためにメモリ６２を参照する。
【００７１】
[0091]照射ステップ２０６において、コントローラ６０は、ステップ２０４で設定された最適な照明偏光設定により設定された偏光特性を有するビームでテストウェハの領域を照射する。
【００７２】
[0092]結果ステップ２０８において、コントローラ６０は、領域を照射するビームにより発生される９つの散乱光チャンネル及び明フィールドチャンネルの値を記録する。
【００７３】
[0093]比較ステップ２１０において、コントローラ６０は、通常、ダイ対ダイ比較を使用して、ステップ２０８で記録された値をチェックし、差を決定する。差のいずれか１つが各々の予め設定された差より大きい場合には、その照射された領域が欠陥を指示すると考えることができる。いずれの差も、各々の予め設定された差より大きくない場合には、その照射された領域が、欠陥なしとみなされる。
【００７４】
[0094]通常、プロセス２００は、テストウェハの欠陥マップを形成するのに使用される。
【００７５】
[0095]上述した実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明は、特に図示して上記で説明したものに限定されないことが明らかであろう。むしろ、本発明の範囲は、上述した種々の特徴の組み合わせ及び副次的組み合わせ、並びに従来技術に開示されておらず、前記説明を読んだときに当業者に明らかとなるその変形や変更も包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態による光学的検査装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態により表面の領域を照射するときに使用すべき偏光設定を決定する際に実行されるステップを示すプロセスのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態により欠陥に対してウェハを走査する際に実行されるステップを示すプロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１０…光学検査装置、１２…照明ソース、１３…スポット、１４…直線偏光器、１５、２３…光学軸、１６…ビームダンプ、１８…非偏光ビームスプリッタ、２０…１／４波プレート、２２…半波プレート、２４…対物レンズ、２５…表面、２６…ウェハ、２７…偏光制御メカニズム、２９…明フィールド、３０…明フィールド分析器、３１…直角に近いフィールド（グレーフィールド）、３２、３８、４０、５２、６３、６５…モーター、３３…遠フィールド、３４…収束光学系、３５…領域、３６…明フィールド検出器、４３…グレーフィールド分析器、４６…ミラー、４７…ホール、４８、５９…グレーフィールド検出器、５３…ビームスプリッタ、５４…暗フィールド分析器、５７…分析器、５８…暗フィールド検出器、６０…コントローラ、６１…暗フィールド検出システム、６２…メモリ
【図１】
2006047308.tif 000006
【図２】
2006047308.tif 000007
【図３】
2006047308.tif 000008
【外国語明細書】
2006047308000001.pdf